Вторичная переработка пластмассы - это устоявшаяся технология, способствующая циркуляционной экономике. Экологичное общество требует утилизации для производства высококачественного сырья из всех видов отходов многократного использования. Новые технологии переработки отходов помогут усовершенствовать методы обращения с отходами, например растворить пластиковые отходы в растворителе для очистки и поддержания их свойств. В растворе можно также деполимеризовать полимеры в мономеры, которые могут быть использованы для переделки первичного материала.
Существует очевидная и растущая потребность в сохранении ценных ресурсов и сокращении отходов и загрязнения. Максимальное увеличение срока службы материалов при повторном использовании и переработке дает долгосрочные преимущества. Эти темы нашли воплощение в концепции экономики замкнутого цикла, в которой материалы рассматриваются с точки зрения предоставляемых ими услуг при изготовлении продукции.
Продление срока службы изделия увеличивает срок службы материала, в то время как отходы представляют собой потерянный потенциал. ЕС и Китай являются двумя регионами с наиболее заметными стратегиями циркулярной экономики. С 2015 года в ЕС, а еще раньше - китайским правительством была разработана специальная политика. Хотя меры регулирования являются широкими и охватывают важнейшие материалы и экологический дизайн продукции, основное внимание в европейском законодательстве уделяется целям утилизации. Китай проводит дополнительную политику, поощряющую промышленный симбиоз, с тем чтобы ответственность за отходы разделялась, включая выделение тепла и материалов (отходов) одной промышленностью в качестве вклада в другую.
Академический интерес к концепции экономики с многооборотным использованием продукции высок - от разработки политики до дизайна продукции и совершенствования технологий переработки. Хотя цели утилизации являются очевидными, легко отслеживаемыми и (потенциально) осуществимыми законодательными мерами по содействию циркуляционной экономике, существует множество вариантов, которые позволяют сохранить гораздо большую степень функциональности продукта после окончания срока его службы.
Существующая политика и инвестиции в сбор, сортировку и переработку отходов ограничивают циркулярность материалов. Вина лежит также на дизайне продукции, выборе потребителей и традиционных бизнес-моделях. Несмотря на академический интерес к новым полимерам, предназначенным для самозаживления, быстрого биоразложения или деполимеризации по запросу, они встречают сопротивление на устоявшихся нефтехимических рынках пластмасс. Главная причина в том, что новые, синтетически сложные продукты будут дороже.
Внедрение новых пластиковых материалов также усложняет рынок пластмассовых отходов, что, как правило, не способствует их вторичной переработке. Коэффициент отбраковки вторсырья в целом уже увеличивается в Великобритании, и в настоящее время он составляет более 4% от общего объема материалов, собранных у домохозяйств после потребителя. По окончании срока службы небольшие объемы пластмасс являются загрязнением в потоках переработки ПЭТ, ПЭ и ПП, что повышает вероятность того, что отходы не будут возвращены для использования из-за низкого качества вторичного сырья.
Мы видим это в утилизации ПЭТ, где наличие ПВХ со скоростью 100 ppm может привести к обесцвечиванию и деградации вторичного сырья. Экстракция растворителем позволяет удалять ПВХ из ПЭТ таким же образом, как это может потребоваться для удаления ПЛА из ПЭТ отходов в будущем. Потенциал вторичной переработки полистирола также высок, однако уровень утилизации бытовых отходов низок из-за очень небольшого количества районов, желающих его собрать. Существенными барьерами для переработки полистирола являются меньший размер рынка по сравнению с другими крупными пластмассами и низкая плотность. Расширенный полистирол экономически нецелесообразен для сбора, транспортировки и сортировки по этой причине.
Был предложен ряд подходов, основанных на растворителях, для растворения и уплотнения полистирола, что, в свою очередь, может сделать утилизацию более экономичной. Лимонен является эффективным растворителем, и недавно были использованы бинарные системы растворителей для растворения полистирола. Для этой цели также известно использование растворителей с переключаемой полярностью, но в настоящее время промышленные установки не эксплуатируются. Потенциал переработки на основе растворителей для внесения значительного вклада в экономику замкнутого цикла производства зависит от готовности инвестировать в процессы переработки сложных потоков отходов по окончании срока службы.
Затраты на ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание, несомненно, выше, чем на обычном заводе по переработке. Существует социальное преимущество для переработки композитов и многослойных материалов, связанное с предотвращением засорения, включая актуальные проблемы загрязнения океана и микропластиков.
Управление отходами электрического и электронного оборудования печально известно тем, что при экспорте в Африку используются уязвимые слои населения, подвергая их воздействию токсичных веществ. Базельская конвенция в настоящее время объявляет эту практику незаконной. Исследования показали, что растворители, на которые теперь возложена ответственность за переработку этих отходов внутри страны, способствуют выделению и регенерации сложных и ценных компонентов, содержащихся в этих материалах.
Удаление или, по крайней мере, мониторинг присадок станет чрезвычайно важным для отрасли вторичной переработки. Решение проблемы бромированных огнезащитных средств является одним из ключевых этапов в переработке электрического и электронного оборудования. Доказано, что процессы рециклинга на основе растворителей позволяют удалять бромированные огнестойкие вещества из пластмасс, сначала растворяя отходы, а затем добавляя второй растворитель для селективного осаждения полимеров.
В конечном счете, возможность нехватки сырья в будущем и последующего повышения цен в сочетании с отказом стран принимать иностранные отходы потребуют изменения практики утилизации, выходящей за рамки простого увеличения возможностей обычных процессов. Будет ли это происходить в краткосрочной перспективе или через много десятилетий, зависит от приоритетности циркулярной экономики в амбициях мировых лидеров.